橋梁地基與下部結(jié)構(gòu)檢測-地基承載力檢測

地基承載力檢測的目的1標準貫入試驗設(shè)備2標準貫入試驗方法3標準貫入試驗的應(yīng)用4地基承載力檢測的目的1課程概況地基承載力檢測的目的11、地基承載力概念：地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力,以kN/m2計。2、地基承載力檢測目的：是在工程設(shè)計中必須限制建筑物基礎(chǔ)底面的壓力，使其不得超過地基的允許承載力，以保證地基土不會發(fā)生剪切破壞而失去穩(wěn)定;同時也使建筑物不致因基礎(chǔ)產(chǎn)生過大的沉降和差異沉降，而影響其正常使用。標準貫人試驗是確定地基承載力的常用方法。標準貫入試驗設(shè)備2課程概況標準貫入試驗設(shè)備2地基承載力檢測_標準貫入試驗標準貫入試驗（SPT）是一種重型動力觸探法，采用質(zhì)量為63.5kg的穿心錘，以76cm的落距，將一定規(guī)格的標準貫入器先打入土中15cm，然后開始記錄錘擊數(shù)目，將標準貫入器再打入土中30cm，用此30cm的錘擊數(shù)作為標準貫入試驗的指標N。標準貫入試驗設(shè)備2二、試驗設(shè)備①落錘：質(zhì)量為63.5kg的穿心錘；②貫入器：③探桿：直徑42mm的鉆桿；④錘墊和導(dǎo)向桿；⑤自動落錘裝置。標準貫入試驗方法3課程概況①將貫入器打入土中，貫入速率為15～30擊/min，并記錄錘擊數(shù)，包括先打15cm的預(yù)打擊數(shù)，后30cm中每10cm的錘擊數(shù)以及30cm的累計錘擊數(shù)。②旋轉(zhuǎn)探桿，提出貫入器，并取出貫入器中的土樣進行鑒別、描述、記錄，必要時送試驗室分析。③對錘擊數(shù)進行修正④對于同一土層應(yīng)進行多次試驗，然后取錘擊數(shù)的平均值。標準貫入試驗方法3標準貫入試驗的應(yīng)用4課程概況標準貫入試驗的應(yīng)用4根據(jù)估計砂土的密實度根據(jù)估計粘性土的狀態(tài)根據(jù)估計天然地基的容許承載力標準貫入試驗的應(yīng)用根據(jù)估計土的內(nèi)摩擦角荷載板試驗1荷載板試驗荷載板試驗是原位測試方法之一。原位測試是指在巖土體原有的位置上,在保持土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測定巖土性質(zhì)。1.試驗原理載荷板試驗就是在欲試驗的土層表面放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板,在其上逐級施加荷載,每級荷載增量持續(xù)時間相同或接近,測記每級荷載作用下荷載板沉降量的穩(wěn)定值,加載至總沉降量為25mm,或達到加載設(shè)備的最大容量為止,然后卸載,記錄土的回彈值,持續(xù)時間應(yīng)不小于一級荷載增量的持續(xù)時間。根據(jù)試驗記錄繪制荷載P和沉降量S的關(guān)系曲線(圖3-1)。分析研究地基土的強度與變形特性,求得地基土容許承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。地基在荷載作用下達到破壞狀態(tài)的過程可以分為三個階段(圖3-2):(1)壓密階段(直線變形階段):相當于PS曲線上的oa段,P-S曲線接近于直線,土中各點的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強度,土體處圖3-1荷載與沉降量的關(guān)系于彈性平衡狀態(tài),這一階段荷載板的沉降主要是由于土中孔隙的減少引起,土顆粒主要是豎向變位,且隨時間漸趨穩(wěn)定而土體壓密,所以也稱壓密階段。曲線上相應(yīng)于a點的荷載稱為比列界限Pr。(2)剪切階段:相當于P-S曲線上的ab段。這一階段PS曲線已不再保持線性關(guān)系,沉降的增長率ΔS/ΔP先隨荷載的增加而增大。在這個階段,除土體的壓密外,在承壓板邊緣已有小范圍局部土體的剪應(yīng)力達到或超過了土的抗剪強度,并開始向周圍土體發(fā)生剪切破壞(產(chǎn)生塑性變形區(qū));土體的變形是由于土中孔隙的壓縮和土顆粒剪切移動同時引起的,土粒同時發(fā)生豎向和側(cè)向變位,且隨時間不易穩(wěn)定,故稱之為局部剪切階段。隨著荷載的繼續(xù)增加,土中塑性區(qū)的范圍也逐步擴大,直到土中形成連續(xù)的滑動面,由荷載板兩側(cè)擠出而破壞。因此,剪切階段也是地基中塑性區(qū)的發(fā)生及發(fā)展階段。相應(yīng)于P-S曲線上b點的荷載稱為極限荷載Pu。(3)破壞階段:相當于P-S曲線上的段bc。當荷載超過極限荷載后,荷載板急劇下沉,即使不增加荷載,沉降也不能穩(wěn)定,同時土中形成連續(xù)的滑動面,土從承壓板下擠出,在承壓板周圍土體發(fā)生隆起及環(huán)狀或放射狀裂隙,故稱之為破壞階段。該階段,在滑動土體范圍內(nèi)各點的剪應(yīng)力達到或超過土體的抗剪強度;土體變形主要由土顆粒剪切變位引起,土粒主要是側(cè)向移動,且隨時間不能達到穩(wěn)定,地基土失穩(wěn)而破壞。2.試驗設(shè)備圖3-3是目前常用的載荷板試驗時加載方式之一。根據(jù)現(xiàn)場具體情況,還可采用地錨代替荷重的方式,也可以二者兼用,但總的原則是:加荷、卸荷既簡便又安全,同時對沉降量的觀測無影響。荷載板一般用剛性的方形板或圓形板,其面積應(yīng)為2500cm2或5000cm2,目前工程上常用的是50cm×50cm或70.7cm×70.7cm的方板。用油壓千斤頂加荷、卸荷雖然方便,但由于受力后地錨的上拔、設(shè)備本身的變形、千斤頂?shù)穆┯秃秃奢d板的下沉,在試驗過程中,千斤頂?shù)膲毫Σ灰追€(wěn)定,會出現(xiàn)松壓現(xiàn)象,因此必須隨時調(diào)節(jié)壓力以保持一定的恒壓。其最簡單的方法是在千斤頂加壓把手上吊一重物人工調(diào)節(jié),或直接由人控制千斤頂加壓把手不時調(diào)節(jié),但這樣操作實際上使加荷過程出現(xiàn)不斷跳動現(xiàn)象,既不方便,又影響試驗質(zhì)量。

因此,目前已有一些勘察單位研制成幾種類型的穩(wěn)壓器。有的增加一活塞油缸,通過齒輪齒條或杠桿等傳動方式,加一定壓力于活塞上,使油缸內(nèi)的油壓保持一定。當千斤頂油壓松壓時,油缸就自動補給千斤頂,使千斤頂保持恒壓;有的是通過繼電器控制電動油泵的啟閉,來保持千斤頂恒壓。穩(wěn)壓精度達1.8%。同時,這些單位對沉降觀測還研制了自動記錄裝置,可自行給出連續(xù)的沉降與時間關(guān)系曲線,進一步保證了操作安全和試驗質(zhì)量。3.試驗方法試驗加荷方法應(yīng)采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法(慢速法)或沉降非穩(wěn)定法(快速法)。試驗的加荷標準如下:試驗的第一級荷載(包括設(shè)備重量)應(yīng)接近卸去土的自重。每級荷載增量(即加荷等級)一般取被試地基土層預(yù)估極限承載力的1/8~1/10。施加的總荷載應(yīng)盡量接近試驗土層的極限荷載。荷載的量測精度應(yīng)達到最大荷載的1%,沉降值的量測精度應(yīng)達到0.01mm。各級荷載下沉降相對穩(wěn)定標準一般采用連續(xù)2h的每小時沉降量不超過0.1mm,或連續(xù)1h的每30min的沉降量不超過0.05mm。試驗點附近應(yīng)有取土孔提供土工試驗指標,或其他原位測試資料,試驗后,應(yīng)在承壓板中心向下開挖取土試驗,并描述2倍承壓板直徑(或?qū)挾?范圍內(nèi)土層的結(jié)構(gòu)變化。靜力載荷試驗過程中出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時,即可認為土體已達到極限狀態(tài),應(yīng)終止試驗:(1)承壓板周圍的土體有明顯的側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋;(2)在24h內(nèi),沉降隨時間趨于等速增加;(3)荷載P增加很小,但沉降量卻急劇增大,P-S曲線出現(xiàn)陡降階段,或相對沉降已等于或大于0.06~0.08。4.試驗數(shù)據(jù)處理根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制P-S曲線,利用P-S曲線我們可以得到:(1)地基土的承載力當P-S關(guān)系曲線有較明顯的直線段時,一般就用這直線段的拐點所對應(yīng)的壓力Pr值,作為地基土的承載力(見圖3-1)。在飽和軟土地基中,P-S關(guān)系曲線拐點往往不明顯,此時可用繪制lgP-lgS曲線,利用lgP-lgS曲線的良好線性關(guān)系很容易確定拐點;也可以應(yīng)用相對沉降法確定地基土的承載力。

當Ps曲線的直線段不明顯時,可用前面講述的確定地基土承載力的方法所確定地基承載力的基本值與相應(yīng)的沉降量代入(3-2)式計算E0,但此時,應(yīng)與其他原位測試資料比較,綜合考慮確定E0值。利用P-s曲線我們還可以估算地基土的不排水抗剪強度和地基土基床反力系數(shù)等。5.注意問題(1)荷載板試驗的受荷面積比較小,加荷后受影響的深度不會超過2倍承壓板邊長或直徑,而且加荷時間也比較短,因此不能通過荷載板試驗提供建筑物的長期沉降資料;(2)在沿海軟粘土分布地區(qū),地表往往有一層“硬殼層”,當用小尺寸的承壓板時,常常受壓范圍還在地表“硬殼層”內(nèi),其下軟弱土層還未受到承壓板的影響,而對于實際建筑物的大尺寸基礎(chǔ),下部軟弱土層對建筑物沉降起著主要的影響。因此,靜力載荷試驗資料的應(yīng)用是有條件的,在進行載荷試驗時,要充分估計到試驗影響范圍的局限性,注意分析試驗成果與實際建筑地基之間